加长薄壁铝合金两瓣瓦的高效加工方法

两片花瓣由2A12-T4铝合金制成，结构对称。尺寸精度和形位公差要求非常严格。总长图mm，外径图mm，内径图mm，最薄处2mm厚。要求内径外径同轴度为φ 0.15mm，切割前是典型的细长薄壁铝合金管状工件。切割后形成两块成品瓷砖，工作时成对使用。要求一对工件能扣在一起满足图纸要求，工件之间的间隙宽度小于< 0.5mm，给加工带来很大问题。

2原加工工艺存在的问题

现有的工艺路线是在切割前将工件的内外径车削到成品尺寸。为了消除工件在车削过程中的内应力，去除了两次切削余量，并增加了两次人工时效。两瓣瓦原加工工艺流程为:下料→粗车外径→平左端面、粗车左内径→平右端面→粗车外径→平右端面、半粗车右内径→平左端面、定总长、半成品车左内径→人工时效→半成品车外径→精车内孔→精车外形→人工时效→铣切(

在切割之前，这种加工方式基本保证了工件的尺寸。由于工件壁厚过薄，切割成型后，两片鞋的状态发生变化，内应力释放，出现严重的鼓包变形。铣削变形2 ~ 3 mm，工件扣合后达不到图纸要求。认为切削方式夹具和加工应力的共同作用导致了工件的变形。实验中使用了夹紧力和切削力相对较小的水切割和线切割。水切割的切割变形为1.2 ~ 1.7 mm，线切割的切割变形为0.7 ~ 1.1 mm，不符合图纸要求。

3改进加工工艺

为了解决工件变形大、间隙大的问题，改变了固有的思维方式，改进了工艺方法。创造性地采用了先切后翻的方案。它的优点在于，工件在成型前切割，应力已经释放，尺寸公差和形位公差不受形状变化的影响，使工件在对接状态下不仅能满足图样的要求，而且两块瓷砖的间隙宽度可以控制在0 ~ 0.2 mm，满足使用要求。

改进后的两瓣瓦加工工艺流程为:下料→粗车全长→对称切割→车定位锥→车外形→车内径→去毛刺→检验。详细的工艺计划如下。

(1)下料工件毛坯的原材料为GB/T 4437.1—2000铝及铝合金热挤压管中φ130mm×12.5mm的2A12-T4管，用带锯下料，单件长度为815mm。

(2)粗车管子全长，使材质好的管子两端见光，全长尺寸控制在> > 810mm。

(3)用卧式铣床加工对称切削，用压板将工件固定在V型铁上，用表对准工件，用2mm厚的片铣刀对称切削工件，用锉刀修整铣削平面，保证铣削平面光滑无毛刺。

(4)设计小车的定位锥作为工艺步骤。两片鞋由车削定位锥专用夹紧套夹紧，夹紧套材质为35CrMnSiA，淬火硬度为40 ~ 45hrc，保证了夹紧套的强度。夹紧套上每隔90°均匀分布四个M14螺纹孔，螺钉端面要光滑，保证定位夹紧准确[1]。使用时，将两个夹套分别固定在对称切割的铝筒坯的上下两端，两个对称的螺钉对准两瓣之间的间隙。先将两个螺丝轻轻预紧，使对称切断平整，防止两瓣错位。然后，在两瓣的弧顶处压下两个螺钉，使两瓣对称受压，保证工件的铣削平面均匀接触，无间隙，将固定好的两瓣在车床上双顶尖夹紧，车削外圆基准面。以外圆基准面为定位基准，转动两端面和内径定位挡块，控制总长度为810mm。工件用两个顶尖夹紧，车一个两端锥角为20°的5m深的定位锥。车削过程中要用配套的定位套检查锥度，定位套与端面的间隙要控制在0.15mm以内，以保证在压紧的情况下定位牢固准确，工件总长度控制在800mm。旋转锥和全长尺寸如图6所示。

(5)对于精车的形状，用车床外径专用夹具夹住两片鞋。在不拆卸外套的情况下，将左、右定位套插入工件内径两端，与定位挡块配合，保证配合间隙为0.05 ~ 0.1毫米。左定位压盖和工件依次套在中心轴上，左定位压盖与定位锥面配合；在工件右端安装右定位压盖，与定位锥配合，预紧压紧螺母，取下夹套。用顶部固定芯轴，拧紧压紧螺母，确保工件夹紧稳定。车削工件的外径，并加工到成品尺寸。加工好外径的半成品如图9所示。

(6)精车内径用车床内孔专用夹具夹紧，如图10所示。专用夹具由夹具本体和压盖组成，通过旋紧两端的螺纹来夹紧工件[2]。对夹具本体的内外径进行磨削，内外径同轴度小于< 0.015mm将工件放入专用夹具中，工件外径与夹具内径配合，间隙为0.05 ~ 0.1 mm，工件端面用压盖压紧。在车削过程中，内孔的加工余量是通过多次走刀来去除的。最后一道次精加工时，应适当减小压盖的压紧力，以减少夹紧力过大引起的变形[3]。将内孔转到成品尺寸，取下定位锥。

(7)去毛刺。卸下工件，标记同一组的工件，方便成对使用。对称切口的锐角变钝并去毛刺。

(8)成品检验。成品两瓣瓷砖产品。

4结束语

薄壁铝合金两瓣瓦加长的技术创新不仅节省了三道时效工序和加工成本，而且创造性地改变了固有的加工方式。采用先切削后车削的加工方法，提高了工件的加工质量，使工件变形控制在0.05~0.15mm，间隙宽度控制在0 ~ 0.2mm，可为类似结构的对称切断零件的加工提供参考。